振动传感器的应用

摘 要：振动传感器在我国的环境监测、机械产品加工等领域有着较广泛的使用，能够用于检测不同状态下力和加速度的相应数值变化。本文基于振动传感器的工作原理进行概述，从接收原理、所测机械量、变换原理、物理过程等因素将传感器进行分类，挑选出典型的五类传感器进行原理及应用的分析，希望为我国的振动传感器领域发现新的应用形式。

关键词：振动传感器;相对式;惯性式

引言：振动传感器可以在诸多领域内进行对力的检测，但在机械的接收原理上，却只有惯性式和相对式两个方面，不过由于不同的变换方法，可将传感器按照不同方法去进行分类。现代社会下所用到的振动测量能够被用到的传感器早已经不是传统意义上的独立机械测量形式，新时代下的表达中它更像是在整个测量系统中存在的某一个小环节，并且能够在后续的流程中和其他环节有着紧密的关联。

1.振动传感器的概述及分类

1.1振动传感器的概述

振动传感器顾名思义是根据振动来进行相应的传感机制，其能够检测到不同状态下的力的变化，将此种变化根据一定的传感机制转化为一种可传输的信号，传导到最终能够接收到此信号的电子元件上，由此形成对力的检测。当然也有利用其它材料或方式来对力和加速度进行应力采集的方法，其检测过程中采用的设备也可被称为传感器。

因为传感器的内部作用机理不同导致其形式呈现多样化，比如因机电变换原理不同将会使传感器输出电量也有不同的变化趋势，这对于传感器的类型有着很大的促进分化作用。不过一般情况下，根据不同种类的机电变换原理下制作出的传感器也都会有着相应的特色，在其运行中必须要搭配上专门的测量线路，否则测量数据会有较大的偏差，致使最终产品的巨大失误。

1.2振动传感器的分类

振动传感器的分类可以根据不同的功能属性进行划分，不同功能属性下的划分方式能够制作出的传感器数量也会不相同，比如按照机械性的接收原理划分只可分为惯性式和相对式两种，但如果按照机电性的变换原理去做以区分则可分为压电式、电动式、电容式、光电式等众多类型，按照所测机械量去做以划分则可分为速度传感器和位移传感器等。不同种的划分方式对于传感器基本的作用机理并没有改变，只是通过不同渠道去达成了最终将变力数值进行传输传感的目标[1]。

2.典型振动传感器的具体原理及应用

2.1惯性式速度传感器

惯性式速度传感器测量的是绝对速度振动量，频率下限受固有频率限制，不能到零。频率上限受安装共振频率及线圈阻抗特性限制，全部质量都附加给被测物体，惯性式速度传感器具有灵敏度高、信噪比强的特点，且输出阻抗小、输出直接就是电压量，可直接测量，而且横向灵敏度较小，能够测量的频率范围较宽。因此在振动试验中，对中频小位移情况，一般使用惯性式速度传感器。

2.2相对式电动传感器

相对式的电动传感器在国人的日常生活中也较为常见，属于典型的振动传感器类型之一，它是根据电磁感应的原理研发出的一种电动传感机制，能够通过相应导体规律的在磁场中做切割磁感线运动时，将运动后所产生的电动势收集起来，然后去根据电势能的高低差来作为信号，最终传导给接收信号的装置，由此产生相应的动态变化。相对式电动传感器的结构如图1所示，其整体结构是由固定部分、拱形弹簧片部分、可动部分等三部分组成，该结构能够对磁场中产生的电势信号有较高的探查敏锐度。

2.3压电式加速度传感器

压电式加速度传感器可以说是生活中最为常见的一种传感安置，鼠标、手柄、报警器中都是采用的压电式的作用原理，其独特的原理机制影响了众多生产工艺，所以在工业生产中又被称作压电加速度计。虽然应用广泛，但其实归根结底也是惯性式的一种表现方式，它能够通过将石英晶体进行压电效应来引起加速度表针的振动，从而使压电元件接收到力的变化信号，最终将加速度传感到相应的反应机制装置中，并作出反应。

具體应用中比如电脑在较为颠簸的环境下，或是不小心摔了之后造成电脑硬盘不可逆的产生损坏，压电式加速度传感器能够将硬盘里的数据大部分做以保护。另外在数码相机的内部构造中也有加速度传感器的存在，能够根据不同的振动去相应的自动调节聚焦[2]。

2.4电容式传感器

电容式传感器能够将变化数值转变为另一种数值，从而将自身电容进行调整，因为其本身也是存在可变化量的电容器，所以在电容量的转化中能够很好的将测量数值进行展现，由此作为它的作用机理。电容式传感器在进行传感过程中有着体积小、响应好、分辨率高等特点，在工业生产中的表现较为亮眼，因而被广泛应用于加速度、位移、成分含量等检测领域，对检测领域发展起到促进作用。

2.5电涡流式传感器

电涡流传感器从原理上看，它是一种结合了相对式和非接触式的传感器，能够通过传感器和被测物体间的信号交流来测定出两方之间的距离变化，该变化在装置中生成振动，由此形成电涡流式传感。电涡流传感器主要应用于静位移的测量、振动位移的测量等方面，能够在较为复杂的环境中进行良好运作。

结论：综上所述，对振动传感器的应用进行分析，可得出以下结论。振动传感器的概述、分类决定了其具体用途，几种典型的传感器主要包括惯性式速度传感器、相对式电动传感器、压电式加速度传感器、电容传感器、电涡流式传感器等，皆能够在实际应用中为生产生活取得较好进步，有利于国人经济的进一步发展。

参考文献：

[1]谢妍，付宇豪，徐芬.输电导线微风振动传感器结构设计与应用性能研究[J].武汉轻工大学学报，2018，37（03）：90-97.

[2]杨里平，沈超，黄炜平.汽轮机振动传感器故障诊断及校验仪的研发与应用[J].仪表技术与传感器，2017（06）：179-182.

作者简介：

卢伟，1984年3月，男，浙江嘉兴人，本科，工程师，环境试验工程方向